Robotika Teori dan Aplikasi (Wisnu Jatmiko, Petrus Mursanto, M Iqbal Tawakal etc.)

Robotika: Teori dan Aplikasi

Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan
ISBN: 978-979-1421-13-3
Cetakan 1, Desember 2012

Penulis

Wisnu Jatmiko
Petrus Mursanto
M Iqbal Tawakal
M Sakti Alvissalim
Abdullah Hafidh
Enrico Budianto
M Nanda Kurniawan
Kharda Ahfa
Ken Danniswara
M Anwar Ma’sum
Indra Hermawan
Grafika Jati

Desain Sampul

Muhamad Fajar

Hak Cipta

Seluruh isi buku dan sampul merupakan hak cipta Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Indonesia

2

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang atas rahmat,
karunia, dan hidayah-Nya penulis berhasil menyelesaikan buku ini
dengan judul “Robotika: Teori dan Aplikasi”. Buku ini berisi
penjelasan mengenai aplikasi-aplikasi robotika di berbagai bidang yang
sangat dekat dan menyentuh serta berhubungan dengan kebutuhan
manusia. Penjelasan tersebut antara lain penggunaan mobile robot
untuk mengatasi lumpuhnya jaringan komunikasi di daerah bencana,
penggunaan robot untuk bermain bola dan meniru gerakan manusia,
serta penggunaan robot penjelajah udara untuk keperluan penjejakan
objek dan juga pembentukan formasi kawanan. Ketiga contoh
tersebut adalah bentuk aplikasi robot yang akan dijelaskan di dalam
buku ini. Semua ini bertujuan untuk memberikan gambaran kepada
pembaca betapa penting dan berharganya teknologi robotika dalam
kehidupan manusia.

Buku ini juga juga buku ketiga dari seri buku robotika yang diproduksi
di lab Architecture and High Performance Computing, Fakultas Ilmu
Komputer Universitas Indonesia. Dua buku sebelumnya adalah
“Swarm Robot dalam Pencarian Sumber Asap” dan “Robot Lego
Mindstorm: Teori dan Praktek”. Diharapkan buku ketiga ini dapat
melanjutkan semangat yang diusung dari kedua buku sebelumnya dan
memberikan sumbangan keilmuan di bidang robotika Indonesia.

Bidang robotika terus berkembang dengan cepat dan penggunaannya
di tengah masyarakat pun semakin mewabah. Buku ini diharapkan
dapat memberikan gambaran terbaru mengenai teknologi robotika
terbaru yang dikembangkan di Indonesia. Penguasaan teknologi
robotika terbaru harus dilakukan apabila Indonesia ingin tetap
bersaing secara global dengan negara-negara maju lainnya yang
memiliki tingkat penetrasi teknologi robotika yang tinggi, seperti
Jepang, Jerman, dan Amerika Serikat.

3

Penulisan buku ini sendiri didukung oleh program Hibah Sinas tahun
2012-2014 (Kementerian Riset dan Teknologi RI) dengan judul
“Autonomous Quadcopter Swarm Robots for Military
Reconnaissance and Intelligence Gathering”, program Student Project
IMHERE Fasilkom UI 2012 (Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
RI) dengan judul “Imitasi Gerak Manusia pada Robot Humanoid
Pemain Bola”, dan Hibah Riset Kolaborasi Internasional UI tahun 2011
dengan judul “Autonomous Telecommunication Networks Coverage
Area Expansion With Mobile Robot In Disaster Areas”. Tanpa bantuan
dana dari hibah-hibah tersebut, penelitian pendahuluan dan penulisan
buku ini tidak mungkin bisa diselesaikan. Atas bantuan dana tersebut,
penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya.

Terima kasih kami sampaikan juga kepada semua pihak yang telah
memberikan dukungan selama pembuatan buku ini, terutama dari
pihak Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan, Kementrian Riset dan
Teknologi, dan Fakultas Ilmu Komputer UI. Selain itu, tidak lupa pula
kepada seluruh mahasiswa di Laboratorium Computer Networks,
Architecture & High Performance Computing yang telah banyak
membantu secara formal maupun informal sehingga riset ini dapat
berjalan dengan segala kelebihan dan kekurangannya.

Tak ada gading yang tak retak. Penulis juga menyadari bahwa buku
yang ditulis ini masih memiliki kekurangan di sana sini. Oleh karena
itu, kritikan dan masukan dari pembaca sangat diharapkan untuk
pengembangan kualitas dari buku ini dan buku-buku selanjutnya.

Semoga bantuan dan kerja sama ini dapat memberi kontribusi
perkembangan yang berarti bagi keilmuan khususnya di bidang ilmu
komputer dan robotika di Indonesia.

Depok, Universitas Indonesia
Desember 2012

Tim Penulis

4

Sistematika Penulisan Buku

Buku ini ditulis dengan urutan sebagai berikut:

 Bab 1, Apa Itu Robot?
Bab ini menjelaskan mengenai teknologi robot dan mengapa
robot dapat membantu manusia dalam kehidupan sehari-hari.
Di dalamnya juga dibahas jenis-jenis robot, dan penelitian-
penelitian terkini tentang aplikasi robotika.

 Bab 2, Penerapan Robot Beroda
Bab ini menjelaskan penggunaan robot beroda untuk
mengatasi masalah terputusnya komunikasi ketika terjadi
bencana alam pada suatu daerah. Di dalamnya akan dibahas
tiga pendekatan yang digunakan, yaitu penggunaan simulasi
3D, implementasi dengan riil robot gempa bumi, dan metode
routing protocol untuk pemulihan jaringan telekomunikasi.

 Bab 3, Penerapan Robot UAV
Bab ini menjelaskan mengenai robot dalam bentuk helikopter
yang memiliki 4 buah rotor dan memiliki kemampuan untuk
bermanuver di udara. Robot ini dipergunakan untuk
memulihkan jaringan telekomunikasi, pendeteksian dan
pelacakan topi, dan diujikan untuk membentuk formasi robot
untuk penjelajahan ruang.

 Bab 4, Penerapan Robot Berkaki
Bab ini menjelaskan mengenai robot berkaki yang dirancang
berbentuk humanoid. Di dalamnya juga dijelaskan sisi aplikasi
robot humanoid untuk pertandingan robot soccer dan
mengimitasi gerak manusia dari tangkapan sensor Kinect.

5

Tujuan
Tujuan penulisan buku ini adalah sebagai dokumentasi dari penerapan
aplikasi robot yang telah dilakukan pada berbagai riset yang telah
dilakukan sebelumnya. Buku ini juga ditujukan untuk menjelaskan
kegunaan teknologi robot untuk berbagai bidang di masyarakat.

6

Daftar Isi

Kata Pengantar..................................................................................................3
Sistematika Penulisan Buku ..............................................................................5
Daftar Isi............................................................................................................7
Daftar Gambar ................................................................................................11
Daftar Tabel ....................................................................................................16
BAB 1| Apa Itu Robot......................................................................................17

1.1 Definisi Robot..................................................................................18
1.2 Sejarah Perkembangan Robotika....................................................21
1.3 Jenis Robot......................................................................................25

1.3.1 Klasifikasi Robot Industri.........................................................25
1.3.2 Klasifikasi Robot Berdasarkan Kemampuan Gerak.................26
1.3.3 Klasifikasi Robot Bergerak Berdasarkan Lokomotif Gerak......27
1.3.4 Klasifikasi Robot Bergerak Berdasarkan Medan Jelajah .........39
1.4 Penelitian Terkini Bidang Robotika.................................................41
1.4.1 Kendaraan Darat Tanpa Awak ................................................41
1.4.2 Robot Ikan Pendeteksi Polusi..................................................42
1.4.3 Robot Medis............................................................................43
1.4.4 Komputasi Robot Berbantuan Cloud ......................................46
1.5 Susunan Buku..................................................................................49
BAB 2| Penerapan Robot Beroda ...................................................................51
2.1 Latar Belakang dan Kegunaan.........................................................51
2.2 Robot Beroda Al-Fath .....................................................................54
2.2.1 Anatomi...................................................................................54
2.2.2 SRF08.......................................................................................55
2.2.3 CMPS03...................................................................................55
2.2.4 Controller ................................................................................55
2.2.5 TraxterII Brush DC Gearhead Motor (plus Encoder) ...............56
2.3 Simulasi Pembentukan Jaringan Komunikasi Menggunakan Open
Dynamic Engine ..........................................................................................56

7

2.3.1 Position by Line....................................................................... 57
2.3.2 Extended Position by Line ....................................................... 58
2.3.3 Self Deployment...................................................................... 60
2.3.4 Open Dynamic Engine(ODE) ................................................... 61
2.3.5 Pemodelan Al-Fath dengan Open Dynamic Engine ................ 63
2.3.6 Simulasi Collision Detection.................................................... 65
2.3.7 Simulasi Collision Avoidance................................................... 66
2.3.8 Simulasi Path Planning ........................................................... 67
2.3.9 Simulasi Position by Line......................................................... 69
2.3.10 Simulasi Extended Position by Line......................................... 75
2.3.11 Simulasi Self Deployment ....................................................... 77
2.4 Implementasi Riil Robot ................................................................. 80
2.4.1 Particle Swarm Optimization.................................................. 81
2.4.2 Dead Reckoning ...................................................................... 82
2.4.3 Perangkat Komunikasi Robot Al-Fath..................................... 84
2.4.4 Implementasi Arsitektur Mobile Robot .................................. 86
2.4.5 Perangkat Lunak ..................................................................... 88
2.4.6 Implementasi Algoritma Sink Localization dengan Particle
Swarm Optimization............................................................................... 94
2.4.7 Implementasi Algoritma Position by Line Pada Robot Al-Fath96
2.4.8 Hasil Implementasi ................................................................. 96
2.5 Protokol Routing............................................................................. 99
2.5.1 Mobile ad-hoc Network ........................................................ 100
2.5.2 Ad-hoc Routing Protocol....................................................... 102
2.5.3 Macam-Macam Routing Protocol Algorithm ....................... 103
2.6 Kesimpulan dan Pengembangan Lebih Lanjut ............................. 104
BAB 3| Penerapan Robot UAV ..................................................................... 107
3.1 Desain Robot Quadcopter ............................................................ 110
3.1.1 Komponen Pembentuk Quadcopter .................................... 110
3.1.2 Prinsip kerja quadcopter ...................................................... 112

8

3.1.3 Kemampuan Quadcopter......................................................114
3.1.4 AR.Drone...............................................................................115
3.2 Penerapan UAV untuk Pemulihan Jaringan Komunikasi..............117
3.2.1 Perancangan Agen ................................................................118
3.2.2 Perancangan Sistem Secara keseluruhan .............................118
3.2.3 Proses implementasi.............................................................119
3.3 Penerapan UAV Sebagai Pendeteksi dan Pelacak Objek ..............124
3.3.1 Proses Pengerjaan Tanpa Menerbangkan AR-Drone............128
3.3.2 Proses Pengembangan dengan Menerbangkan AR.Drone...136
3.4 Penerapan UAV untuk Pembentukan Formasi UAV Dalam
Mengeksplorasi Ruang..............................................................................140
3.4.1 Piranti lunak V-REP ...............................................................142
3.4.2 Melengkapi Model Quadcopter ............................................144
3.4.3 Implementasi Algoritma pada Proses simulasi .....................147
3.4.4 Uji Coba dan Evaluasi Hasil Simulasi .....................................162
3.5 Kesimpulan dan Pengembangan Lebih Lanjut..............................166
BAB 4| Penerapan Robot Berkaki.................................................................169
4.1 Desain Robot Humanoid ...............................................................170
4.1.1 Perangkat Keras Robot Humanoid........................................170
4.1.2 Perangkat Lunak Robot Humanoid .......................................176
4.2 Robot Humanoid untuk Pertandingan Soccer...............................182
4.2.1 Tata Cara Perlombaan Robot Humanoid Soccer...................182
4.2.2 Strategi dalam Pertandingan ................................................186
4.2.3 Implementasi Kecerdasan Robot Soccer...............................189
4.3 Robot Humanoid untuk Imitasi Gerak Manusia............................200
4.3.1 Microsoft Kinect....................................................................201
4.3.2 Arsitektur Robot Imitasi........................................................202
4.3.3 Proses Motion Capture hingga Pemetaan Gerakan..............204
4.3.4 Detail Implementasi Robot Imitasi .......................................211
4.4 Kesimpulan dan Pengembangan Lebih Lanjut..............................231

9

Daftar Pustaka .............................................................................................. 233
Glosarium ..................................................................................................... 237
Daftar Indeks ................................................................................................ 243
Profil Penulis................................................................................................. 247

10

Daftar Gambar

Gambar 1.1. Karakteristik Robot ....................................................................20
Gambar 1.2. a. Robot Band b. Robot Leonardo............................................22
Gambar 1.3. Robot Tesla ................................................................................23
Gambar 1.4. Robot Asimo...............................................................................24
Gambar 1.5. Sejarah Perkembangan Robot ...................................................24
Gambar 1.6. Robot Arm Milik KUKA ...............................................................27
Gambar 1.7. Mekanisme Lokomotif pada Makhluk Hidup.............................28
Gambar 1.8. Jenis-jenis Roda..........................................................................30
Gambar 1.9. Sistem Differential Steering .......................................................32
Gambar 1.10. Konfigurasi Roda Dua, Atas (parallel) Bawah (seri) .................32
Gambar 1.11. Konfigurasi Sistem Kemudi Beroda Tiga ..................................33
Gambar 1.12. Konfigurasi Sistem Kemudi Beroda Empat ..............................34
Gambar 1.13. Sistem suspensi rantai pada tank. (1= roda belakang bermotor,
2=rantai yang membalut roda, 3=roller untuk memudahkan rantai berputar,
4= roda depan bermotor, 5=roda netral, 6=idler) ..........................................35
Gambar 1.14. Teletank, tank tanpa awak yang dikontrol dari jauh. Aktif
dipergunakan oleh Uni Sovyet pada masa perang dunia kedua. ...................35
Gambar 1.15. Replikasi Robot GE pada Musium Transportasi US Army ........36
Gambar 1.16. Monopod .................................................................................37
Gambar 1.17. Model 5 Tautan........................................................................38
Gambar 1.18. HSV Swift (Courtesy of Bluefin Robotics Corporation) .............40
Gambar 1.19. Robot MQ-9 Reaper .................................................................41
Gambar 1.20. Lapisan Arsitektur RoboEarth ..................................................48
Gambar 1.21. Robot Pemulihan Jaringan Komunikasi....................................49
Gambar 1.22. Robot UAV................................................................................50
Gambar 1.23. Robot Humanoid ......................................................................50
Gambar 2.1. Dampak akibat bencana gempa bumi dan gunung meletus .....52
Gambar 2.2. Contoh menara BTS ...................................................................53
Gambar 2.3 Tampilan robot Al-Fath dan sensor-sensornya...........................54
Gambar 2.4 SRF08 dipasang di Al-Fath...........................................................55
Gambar 2.5 CMPS03 yang dipasang di robot Al-Fath.....................................55
Gambar 2.6 Motor pada robot Al-Fath...........................................................56
Gambar 2.7. Ilustrasi algoritma Position by Line (Pambudi 2009)..................58
Gambar 2.8. Ilustrasi pembentukan jalur pada algoritma Extended Position by
Line..................................................................................................................60
Gambar 2.9. Diagram alur dari arsitektur simulasi Open Dynamic Engine (R.C
Kooijman 2010)...............................................................................................62

11

Gambar 2.10. Diagram alur interaksi berbagai modul pada Open Dynamic
Engine(R.C Kooijman 2010) ............................................................................ 63
Gambar 2.11 Model 3D Al-Fath pada software Inventor dan 3DS Max......... 64
Gambar 2.12 Penyederhanaan model chassis Al-Fath................................... 64
Gambar 2.13 Pemodelan roda pada piranti lunak Inventor dan 3DS Max .... 65
Gambar 2.14 Pemodelan roda pada ODE sebelum dan sesudah
penyederhanaan ............................................................................................ 65
Gambar 2.15 Titik benturan antara distance sensor beam dengan rintangan
........................................................................................................................ 66
Gambar 2.16. Skema pergerakan robot menuju suatu target (Hafidh 2011) 68
Gambar 2.17. Representasi Roll, Alpha, dan Theta........................................ 69
Gambar 2.18. Contoh penerapan Path Planning dengan Collision Avoidance
(Hafidh 2011).................................................................................................. 69
Gambar 2.19. Perhitungan jalur terpendek menggunakan algoritma Flood Fill
dan Backtracking ............................................................................................ 71
Gambar 2.20. Contoh penerapan jalur terpendek menggunakan Flood Fill dan
Backtracking pada Open Dynamic Engine...................................................... 71
Gambar 2.21. Ilustrasi target robot tanpa informasi peta lokasi ................... 72
Gambar 2.22. Ilustrasi target robot dengan informasi peta lokasi ................ 73
Gambar 2.23. Perpotongan antara lingkaran dan garis ................................. 74
Gambar 2.24. Penerapan penentuan posisi target algoritma Position by Line
pada Open Dynamic Engine............................................................................ 74
Gambar 2.25. Path Planning menuju posisi stabil pada Open Dynamic Engine
........................................................................................................................ 75
Gambar 2.26. Diagram alur algoritma Extended Position by Line.................. 76
Gambar 2.27. Contoh Penerapan Algoritma Extended Position By Line ........ 76
Gambar 2.28. Contoh penerapan algoritma Extended Position by Linepada
Open Dynamic Engine..................................................................................... 77
Gambar 2.29. Implementasi algoritma Takahashi, Sekiyama, dan Fukuda
pada Open Dynamic Engine............................................................................ 79
Gambar 2.30. Proses Pemberitahuan Posisi Robot........................................ 79
Gambar 2.31. Skenario pertama terkait keterhubungan antara menara
komunikasi pada algoritma Self Deployment ................................................. 80
Gambar 2.32. Skenario kedua terkait keterhubungan antara menara
komunikasi pada algoritma Self Deployment ................................................. 80
Gambar 2.33. Quadratic Optical Encoder (Siegwart, 2004) ........................... 83
Gambar 2.34. Bentuk fisik X-Bee.................................................................... 85
Gambar 2.35. Hasil Pengukuran Kuat Sinyal Selama 24 jam (Janire Larranaga,
2010)............................................................................................................... 86
Gambar 2.36. Arsitektur sistem secara umum............................................... 86

12

Gambar 2.37. Sistem komunikasi robot dengan BTS......................................87
Gambar 2.38 Tampilan antar muka Real Time Al-Fath Monitor ....................88
Gambar 2.39. Spesifikasi motor dan encoderrobot Al-Fath (Dewanto 2010) 90
Gambar 2.40. Representasi arah terhadap robot...........................................91
Gambar 2.41. Posisi akhir robot yang diharapkan setelah algorima Position by
Line..................................................................................................................93
Gambar 2.42. Kaitan antara sinyal X-Bee dengan jarak .................................93
Gambar 2.43. Pergerakan pembaharuan nilai dan posisi Local Best..............95
Gambar 2.44. Feasible position dalam algoritma Position by Line .................96
Gambar 2.45. Pengaturan Area Uji Coba........................................................97
Gambar 2.46. Snapshot pergerakan robot pada uji coba...............................98
Gambar 2.47. Tabrakan antara dua robot Al-Fath .........................................98
Gambar 2.48. Pengujian kompas yang dipengaruhi benda disekitarnya .......99
Gambar 2.49. Topologi MANET ....................................................................100
Gambar 3.1. Quadcopter ..............................................................................109
Gambar 3.2. Gambar Arah Putaran Baling-baling Quadcopter ....................112
Gambar 3.3. Parrot AR Drone ....................................................................115
Gambar 3.4. Modul GPS 20 Cannel EM-406A SIRF .......................................118
Gambar 3.5. Posisi Pemasangan modul GPS dan XBee pada ARDrone........118
Gambar 3.6. Rancangan Agen.......................................................................119
Gambar 3.7. Pemodelan Kecepatan ARDrone..............................................120
Gambar 3.8. Monitoring posisi ARDrone......................................................121
Gambar 3.9. Penentuan posisi ARDrone menggunakan GPS .......................122
Gambar 3.10. Flow Diagram Perancangan Behavioral Agent.......................122
Gambar 3.11. Skema ujicoba (a) skenario A dan (b) skenario B...................123
Gambar 3.12. Kondisi Akhir Setiap Agent Berhasil Saling Terhubung..........124
Gambar 3.13. Posisi kamera pada AR.Drone................................................125
Gambar 3.14. Tahap Pengembangan Sistem Tanpa Menerbangkan AR-Drone
......................................................................................................................126
Gambar 3.15. Tahap Pengembangan Sistem pada AR-Drone ......................127
Gambar 3.16. Beberapa Gambar Objek Topi 70x70 pixel dengan Orientasi (a)
450, (b) 900, dan (c) 3150 ...............................................................................129
Gambar 3.17. Beberapa Gambar Objek Non-Topi........................................129
Gambar 3.18. Gambar Penuh Kamera Bawah AR.Drone (176x144 pixel) ....129
Gambar 3.19. Fitur CCD ................................................................................130
Gambar 3.20. Bagan Proses PCA...................................................................131
Gambar 3.21. Arsitektur GLVQ untuk Kasus Topi.........................................135
Gambar 3.22. Koordinat Pixel Kamera Bawah AR-Drone .............................137
Gambar 3.23. Koordinat Posisi dalam Sumbu Kartesian ..............................138
Gambar 3.24. Koordinat Kecepatan AR-Drone untuk Perintah Twist ..........138

13

Gambar 3.25. Proses pengujian (a) posisi awal ARDrone (b) Pesisi peletakan
objek (c) hasil pendeteksian oleh ARDrone.................................................. 139
Gambar 3.26. Proses Pengujian Pelacakan Objek Topi ................................ 140
Gambar 3.27. Tampilan Layar Perangkat Lunak V-Rep ................................ 143
Gambar 3.28. Proximity Sensor.................................................................... 146
Gambar 3.29. Koordinat X dan Y di V-REP.................................................... 149
Gambar 3.30. Ilustrasi Pola Garis yang Terbentuk ....................................... 152
Gambar 3.31. Pergerakan Lingkaran ............................................................ 154
Gambar 3.32. Ilustrasi Pola Lingkaran yang Terbentuk................................ 156
Gambar 3.33. Proses Perubahan Formasi dari Pola Lingkaran ke Pola Segitiga
...................................................................................................................... 157
Gambar 3.34. Hasil Pemetaan Quadcopter pada Grafik Fungsi sin 3Ɵ ........ 158
Gambar 3.35. Proses Perubahan Formasi dari Pola Lingkaran ke Pola Jajar
Genjang ........................................................................................................ 160
Gambar 3.36. Hasil Pemetaan Quadcopter pada Grafik Fungsi sin 4Ɵ ........ 161
Gambar 3.37. Tahapan Pembentukan Formasi Segitiga pada Simulasi V-REP
...................................................................................................................... 164
Gambar 3.38. Formasi Jajar Genjang yang Berhasil Dibentuk pada Simulasi V-
REP................................................................................................................ 166
Gambar 4.1. Bioloid Kit beserta Kit .............................................................. 171
Gambar 4.2. Controller CM-510 ................................................................... 172
Gambar 4.3. Dynamixel AX-12...................................................................... 172
Gambar 4.4. Modul Zig100........................................................................... 174
Gambar 4.5. Accelerometer MMA7260........................................................ 174
Gambar 4.6. Sensor Kamera OV6620........................................................... 175
Gambar 4.7. Modul CMUcam3 (Kamera dan LPC2106) ............................... 175
Gambar 4.8. Bentuk Fisik Robot Humanoid (Tampak belakang, tampak
samping, tampak depan).............................................................................. 176
Gambar 4.9. Robot-Robot yang Dikembangkan dengan ROS ...................... 177
Gambar 4.10. Hasil Visualisasi dengan Menggunakan rviz .......................... 178
Gambar 4.11. Contoh Interaksi Node pada ROS (rxgraph)........................... 179
Gambar 4.12. Roboplus................................................................................ 180
Gambar 4.13. RoboPlus Manager ................................................................ 180
Gambar 4.14. Roboplus Motion ................................................................... 181
Gambar 4.15. Roboplus Task manager ........................................................ 182
Gambar 4.16. Detail Spesifikasi Lapangan ................................................... 183
Gambar 4.17. Reposisi robot ketika pelanggaran ........................................ 184
Gambar 4.18. Struktur Robot Bagian Depan dan Belakang ......................... 185
Gambar 4.19. Struktur Robot Bagian Bawah ............................................... 186

14

Gambar 4.20. Pembagian wilayah untuk masing-masing robot pada saat
pertandingan.................................................................................................187
Gambar 4.21. Flow Algoritma Robot Penyerang dan Bertahan pada saat
Pertandingan.................................................................................................188
Gambar 4.22. Flow Algoritma Robot Kiper pada saat Pertandingan............189
Gambar 4.23. Proses Kalibrasi Penentuan Rentang RGB..............................191
Gambar 4.24. Algoritma color filtering .........................................................192
Gambar 4.25. Algoritma pencarian bola.......................................................194
Gambar 4.26. Robot Berjalan Maju ..............................................................194
Gambar 4.27. Robot Menendang .................................................................194
Gambar 4.28. Robot Berjalan Samping Kanan..............................................195
Gambar 4.29. Robot Berjalan Maju Samping Kiri .........................................195
Gambar 4.30. Robot Berjalan Samping Kanan..............................................196
Gambar 4.31. Robot Bergerak Samping Kiri .................................................196
Gambar 4.32. Grafik perilaku kontrol PID (Braunl 2006)..............................198
Gambar 4.33. Alur kontrol PID......................................................................199
Gambar 4.34. Deskripsi joint dan servo pada robot humanoid....................199
Gambar 4.35. Microsoft Kinect XBOX 360 ...................................................202
Gambar 4.36. Rancangan Sistem Robot Imitasi Gerakan Manusia ..............203
Gambar 4.37. Gambar Menyerupai Manusia dan Kerangkanya ..................204
Gambar 4.38. Ektraksi Fitur Data Sendi ........................................................205
Gambar 4.39. Proses translasi motion dari nilai fitur ...................................206
Gambar 4.40. Model komputasi jaringan saraf tiruan (T. Kohonen, 1999)..207
Gambar 4.41. Arsitektur FNGLVQ (Setiawan et al., 2011)............................208
Gambar 4.42. Pseudocode Algoritma FNGLVQ ...........................................210
Gambar 4.43. Logika Motion Stability Control..............................................211
Gambar 4.44. Skeleton Tracking ...................................................................212
Gambar 4.45. Tampilan bioloid tipe Premium A pada rviz...........................213
Gambar 4.46. Interaksi antara Komponen di Dalam Robot Bioloid .............220
Gambar 4.47. Tampilan Bioloid Tipe Premium A pada Rviz .........................222
Gambar 4.48. Rxgraph Imitasi Gerak Manusia pada Robot humanoid ........229
Gambar 4.49. Screenshot hasil implementasi imitasi gerakan manusia pada
robot humanoid ............................................................................................230

15

Daftar Tabel

Tabel 2-1. Pergerakan Robot Al-Fath ............................................................. 67
Tabel 3-1. Pengelompokan Jenis UAV .......................................................... 108
Tabel 3-2. Spesifkasi AR Drone..................................................................... 116
Tabel 3-3. Aturan Gerakan dari Algoritma Obstacle Avoidance................... 148
Tabel 3-4. Jangka Waktu Pembentukan Pola Formasi Segitiga.................... 164
Tabel 3-5. Jangka Waktu Pembentukan Pola Formasi Jajar Genjang........... 166
Tabel 4-1. Klasifikasi Gerakan Robot ............................................................ 223
Tabel 4-2. Data Sampel................................................................................. 230
Tabel 4-3. Tingkat Akurasi ............................................................................ 231

16

1|BAB

1. BAB 1| Apa Itu Robot

Teknologi robotika merupakan salah satu teknologi yang penting
dalam menentukan kemajuan peradaban di dunia. Teknologi robotika
dapat meningkatkan produktivitas suatu pekerjaan. Dengan adanya
robotika, pekerjaan yang sebelumnya sulit dan berbahaya untuk
dikerjakan sekarang sudah dapat dikerjakan lebih mudah dan aman.
Misalnya, melakukan eksplorasi jauh ke dalam perut bumi, ke dalam
lautan, eksplorasi ruang angkasa dan lain sebagainya. Dengan kondisi
seperti itu, tidak heran jika perkembangan robotika berjalan dengan
cukup pesat dari masa ke masa. Perkembangan robotika terjadi di
hampir setiap sektor kehidupan, seperti sektor militer, manufaktur,
industri, kesehatan dan sektor kehidupan lainnya.

Perkembangan tersebut terlihat di negara-negara di mana robot sudah
menjadi bagian dari setiap pekerjaan yang mereka lakukan.
Berdasarkan data yang dikumpulkan oleh International Federation of
Robotics, negara yang paling maju teknologi otomatisasinya adalah
Jepang, Republik Korea, dan Jerman. Diketahui bahwa kepadatan
robot pada industri di ketiga negara tersebut berturut-turut untuk
setiap 10.000 jumlah pekerja adalah 306, 287, dan 253 buah robot.
Jumlah robot juga bertambah seiring bertambahnya kebutuhan dalam
penggunaannya. Contohnya industri otomotif di Jepang
membutuhkan 1.436 unit robot per 10.000 pekerja.

Kebutuhan jumlah robot yang tinggi tersebut membuat industri robot
menjadi industri yang berkembang dengan sangat baik. Data yang ada
menunjukan bahwa robot pelayan (robot untuk pekerjaan tertentu)
untuk melayani manusia terjual cukup banyak. Robot yang digunakan

17

untuk pekerjaan profesional terjual hingga 13.741 unit di tahun 2010.
Robot yang paling banyak terjual di pekerjaan profesional tersebut
adalah robot untuk keperluan militer, terutama kendaraan udara
tanpa awak (unmanned aerial vehicle) dan robot pengambil susu
untuk keperluan pekerjaan lapangan. Sedangkan untuk pekerjaan
perorangan, terjual 2,2 juta robot di tahun 2010. Kebanyakan robot
tersebut adalah robot yang digunakan untuk keperluan rumah tangga,
seperti robot penyedot debu, robot pemotong rumput, dan robot
untuk keperluan hiburan. Oleh karena itu, teknologi robot selalu
dibutuhkan dan dikembangkan. Karena itu pula, penelitian yang
dilakukan dibidang robotika semakin banyak, sehingga ilmu ini terus
berkembang dengan pesat.

1.1 Definisi Robot

Mendefinisikan robotika secara jelas merupakan hal yang sulit. Bahkan
seorang Joseph Engelberger, yang dijuluki sebagai “bapak robotika”
karena jasanya mengembangkan robot industri yang pertama di
Amerika Serikat, pernah mengatakan “saya tidak dapat mendefinisikan
robot, tapi saya tahu ketika saya melihatnya”. Hal ini terjadi karena
robot merupakan hal yang kompleks dan sulit dideskripsikan dengan
kata-kata.

Menurut definisi dari kamus Meriam-Webster, robot adalah mesin
yang terlihat seperti manusia dan melakukan berbagai tindakan yang
kompleks dari manusia seperti berjalan atau berbicara, atau suatu
peralatan yang bekerja secara otomatis. Robot biasanya diprogram
untuk melakukan pekerjaan berulang kali dan memiliki mekanisme
yang dipandu oleh kontrol otomatis. Sedangkan robotika adalah
cabang teknologi yang berkaitan dengan desain, konstruksi, operasi,
dan aplikasi dari robot. Robotika merupakan cabang ilmu
pengetahuan yang mempelajari tentang robot. Cabang ilmu tersebut
mencakup desain mesin robot, elektronika, pengontrolan,
pemrograman komputer, kecerdasan buatan, dan lain sebagainya.

Terdapat pendapat lain mengenai definisi robot, seperti diutarakan
oleh Robotic Institute of America sebuah institusi robot yang terdapat

18

di Universitas Carnegie Mellon di kota Pittsburgh, negara bagian
Pensilvania, Amerika Serikat, pada tahun 1979 mendefinisikan secara
formal yang dimaksud dengan robot adalah "manipulator multi fungsi
dan dapat diprogram ulang yang dirancang untuk menggerakkan
material, alat, atau perangkat khusus melalui sejumlah gerakan
terprogram untuk melakukan aktifitas tertentu".

Meskipun terdapat berbagai definisi robot, seperti telah disebutkan
sebelumnya, tidak ditemukan definisi standar yang menjelaskan
sebuah robot. Namun demikian, terdapat empat karakteristik dasar
yang harus dimiliki oleh setiap robot modern. Karakteristik dasar
tersebut adalah sebagai berikut.
1. Memiliki sensor. Sensor merupakan peralatan yang berguna

untuk mengukur ataupun merasakan sesuatu pada lingkungan di
luar robot, layaknya indera pada makhluk hidup, dan memberi
laporan hasilnya kepada robot. Dengan adanya sensor, robot bisa
memiliki suatu pertimbangan dalam mengambil keputusan.
Contoh dari sensor adalah sensor cahaya untuk mendeteksi
adanya cahaya dan sensor temperatur untuk mengukur suhu.
2. Memiliki sistem kecerdasan (Kontrol). Sistem kecerdasan bekerja
dengan memproses data masukan berupa keadaan ataupun
kejadian yang sedang terjadi dari luar lingkungan. Selanjutnya
sistem menghasilkan keluaran berupa instruksi ataupun
keputusan pada robot untuk melakukan suatu tindakan tertentu.
Sistem ini secara umum memiliki prinsip kerja seperti otak pada
makhluk hidup, yang berfungsi untuk berpikir dan memutuskan
tindakan apa yang perlu diambil pada suatu waktu tertentu.
3. Memiliki peralatan mekanik (Aktuator). Peralatan mekanik
berfungsi untuk membuat robot dapat melakukan suatu tindakan
tertentu dan berinteraksi dengan lingkungannya. Contohnya
seperti adanya roda bermotor untuk bergerak, lengan untuk
mengambil objek, dan lain-lain.
4. Memiliki sumber daya (Power). Sebagaimana pada organisme
kehidupan yang membutuhkan makanan untuk hidup, robot juga
memerlukan sumber tenaga untuk menggerakkan komponen
elektrik dan mekanika yang terpasang. Sumber energi pada robot

19

mencakup penyedia tenaga listrik seperti baterai, dan sistem
pengatur transmisi yang bertugas mengonversi tenaga listrik
sesuai kebutuhan setiap komponen.

Gambar 1.1. Karakteristik Robot
Kita bisa lebih mudah menentukan apakah suatu benda merupakan
robot atau bukan dengan mengetahui karakteristik dasar dari benda
tersebut. Selain itu keempat parameter tersebut merupakan
pertimbangan utama dalam merancang robot.

Pada robot modern, aktuator sering kali dikaitkan dengan ilmu
mekanika. Dalam mekanika, dipelajari hal-hal mengenai berbagai
macam gaya yang terjadi akibat susunan konstruksi, letak pusat
gravitasi, dan sifat material. Dengan mempertimbangkan sifat-sifat
mekanika, robot akan bergerak dengan stabil dan mengurangi resiko
terjatuh.

Sensor pada robot modern seringkali berkaitan dengan ilmu
elektronika. Dalam ilmu elektronika dipelajari hal-hal yang berkaitan
dengan komponen elektronik, sirkuit analog, sirkuit digital, dan juga
microcontroller. Sebuah sensor dapat tersusun dari rangkaian analog
atau rangkaian digital. Bersamaan dengan meningkatnya teknologi
komputer dan elektronika maka meningkat pula pengembangan
sensor yang dapat difabrikasikan dengan ukuran mini.

Sistem kecerdasan pada robot modern dikembangkan pada sebuah
piranti lunak. Kecerdasan buatan dapat dirancang menggunakan

20

algoritma yang memungkinkan robot bergerak secara otomatis,
dengan mempertimbangkan informasi sekitar yang dibaca dari sensor
yang ada. Selain itu terdapat layer keterhubungan antara sistem
kecerdasan dengan sensor dan aktuator. Dengan demikian, data dapat
ditransfer antar komponen yang dikelola oleh perangkat keras
menggunakan piranti lunak yang dibuat.

1.2 Sejarah Perkembangan Robotika

Sejarah perkembangan robot dipisahkan dalam dua fase, yaitu robot
klasik dan robot modern. Robot klasik merupakan sebuah sistem
mekanika/automata yang dapat melakukan suatu aktivitas tertentu
dengan tugas yang telah ditentukan, namun belum memiliki
perlengkapan sensor yang memungkinkan robot untuk bergerak
otomatis. Sedangkan perkembangan robot modern dimulai sejak
diperkenalkannya teknologi elektronika.

Pada fase robot klasik, ide penciptaan automata sudah muncul sejak 3
abad sebelum masehi, dengan ditemukannya literatur di Cina yang
menceritakan tentang kisah arsitek Lie Zie dan raja Mu. Diceritakan
sang arsitek mempersembahkan kepada raja sebuah boneka automata
yang dapat bergerak, bernyanyi dan berdansa serta ditanamkan
replika organ dalam tubuh. Meskipun kebenaran dari cerita ini
diragukan, ide penciptaan automata benar adanya. Automata pertama
ditemukan oleh Heron dari Alexandria sejak 150 tahun sebelum
masehi. Heron menciptkan kendali otomatis kendaraan. Automata ini
dapat diprogram untuk bergerak dengan pola yang ditentukan.

Kata robot sendiri baru dikenal pada tahun 1921. Robot berasal dari

bahasa Ceko, robota, yang berarti pekerja yang seperti budak. Kata-

kata itu dipakai oleh Karel Capek dalam acara pementasan yang

bernama Rossum’s Universal Robots (R.U.R) di London.

Meskipun begitu, jauh sebelum waktu tersebut sudah ada robot yang

diciptakan berdasarkan prinsip-prinsip robot modern.

Automata pertama yang dapat diprogram sudah ada sejak abad ke 12
masehi, yaitu sebuah mekanika band musik buatan ilmuan asal Jazirah

21

Arab, Al-Jazari. Al-Jazari membuat mekanika band yang digunakan
untuk menghibur tamu kerajaan tersebut pada tahun 1206. Mekanika
band itu diletakkan diatas sebuah perahu terapung dan terdiri dari
empat buah robot yang mana dua diantaranya menabuh dram, serta
satu pemain harpa dan satu peniup suling. Penabuh dram dapat
memainkan irama dan ritme yang berbeda, sesuai dengan program
yang diatur melalui sumbatan air. Dengan demikian mekanika ini
dapat dikontrol dari jarak jauh.

Pada tahun 1495, Leonardo da Vinci sudah dapat membuat desain
automata berbentuk manusia yang dapat berdiri, duduk, mengangkat
helm, serta melakukan manuver dengan tangannya. Desain itu
kemudian pernah dibuat menjadi nyata oleh ilmuan di masa kini, dan
terbukti robot hasil desain tersebut bisa bekerja sesuai dengan
rancangan Da Vinci (Gambar 1.2 b).

Gambar 1.2. a. Robot Band b. Robot Leonardo
Fase sejarah robot modern yang memiliki ketiga karakteristik
diantaranya sensor, aktuator, dan kecerdasan buatan dimulai pada
tahun 1898. Nikola Tesla yang kemudian dinobatkan sebagai bapak
robotika, memperkenalkan robot perahu yang berlayar pada kolam
kecil dan dikendalikan jarak jauh menggunakan gelombang radio.
Tesla membuat robot kapal tanpa awak yang bisa dikontrol dari jauh
untuk berjalan ataupun berhenti, serta bergerak ke arah yang
diinginkan menggunakan gelombang radio.

22

Gambar 1.3. Robot Tesla

Pada tahun 1948, W. Grey Walter membuat robot yang diberi nama
Elmer and Elsie. Robot ini merupakan salah satu robot autonomous
pertama. Bentuk robot ini seperti kura-kura dan bergerak dengan
menggunakan tiga roda. Robot ini dapat berjalan menghindari
hambatan dan mencari jalan ke tempat pengisian baterai ketika
baterainya hampir habis, sensor yang digunakan robot ini adalah
sensor cahaya.

Robot digital diprogram pertama kali oleh George Devol pada tahun
1954. Robot tersebut berbentuk lengan dan diberi nama unimate.
Pada tahun 1961, robot untuk industri pertama dibuat oleh
perusahaan General Motors di New Jersey. Robot tersebut merupakan
pengembangan dari robot unimate yang dibuat oleh George Devol dan
Joe Engelberger.

Setelah masa robot industri pertama tersebut, teknologi robot
berkembang dengan pesat sehingga banyak robot-robot baru yang
diluncurkan. Bahkan beberapa universitas terkemuka di dunia juga
mulai membuka divisi khusus untuk pembelajaran robot di tempatnya
masing-masing. Tercatat laboratorium kecerdasan buatan dibuka pada
tahun 1964 antara lain: M.I.T., Stanford Research Institute, Stanford
University, dan University of Edinburg. Kemudian pada tahun 1965
Carnegie Mellon University (CMU) membentuk Robotics Institute.
Semenjak saat itu, sulit untuk melacak setiap robot yang telah
dikembangkan, karena semakin banyak pihak yang mampu
mengembangkan dan memproduksinya secara massal.

23

Salah satu robot yang cukup fenomenal di era modern adalah robot
menyerupai manusia bernama Honda Asimo, yang diperkenalkan pada
tahun 2000. Robot yang dapat dikendalikan dengan remote control
tersebut mampu berjalan dan berganti arah dengan baik. Selain itu,
ASIMO (gambar 1.4) juga dapat melaksanakan pekerjaan seperti
menghidupkan lampu dan membuka pintu. Secara ringkas sejarah
perkembangan robot diilustrasikan oleh Gambar 1.5.

Gambar 1.4. Robot Asimo

Gambar 1.5. Sejarah Perkembangan Robot

24

1.3 Jenis Robot

Teknologi robot memiliki cakupan yang sangat luas serta memiliki
berbagai bidang terapan. Oleh karena itu, sangat banyak
pengelompokan jenis robot yang bisa dibuat. Sebagai contoh, robot
bisa dikelompokkan berdasarkan penggunaannya seperti untuk
militer, kedokteran, manufaktur, dan lain-lain. Selain itu robot dapat
dikelompokan berdasarkan interaksinya dengan manusia, seperti
robot yang dikontrol secara manual, robot semi otomatis, dan fully
autonomous.

Pada subbab ini akan dibahas mengenai beberapa jenis klasifikasi
robot yaitu klasifikasi robot industri, klasifikasi robot berdasarkan
kemampuan gerak, klasifikasi robot berdasarkan lokomotif gerak, dan
klasifikasi robot berdasarkan medan jelajah.

1.3.1 Klasifikasi Robot Industri
Departemen industri Universitas Louisiana memudahkan
pengelompokan robot berdasarkan enam kategori yaitu:
1. Geometri lengan (arm geometry): berbentuk persegi, silinder,

bola, dan persendian.
2. Derajat kebebasan (degree of freedom): skala angka yang

menyatakan semakin tinggi nilai kebebasan menunjukkan
fleksibilitas gerak semakin bebas.
3. Sumber tenaga: tenaga listrik, tenaga hidrolik, tenaga pneumatik
4. Alat dan jenis gerak: robot statis, robot beroda, robot berkaki
5. Path control: serangkaian gerak terbatas, perpindahan titik,
sekuens gerak berkelanjutan, arah gerak terkontrol.
6. Skala kecerdasan: terkontrol dan otonom.

Organisasi lainnya juga mendefinisikan sistem klasifikasi untuk jenis
robot yang lain. Japanese Industrial Robot Association (JIRA)
mendefinisikan enam kelas robot industri yaitu:
1. Perangkat penanganan manual: robot ini memiliki derajat

kebebasan yang tinggi, namun semua aksi yang dilakukan harus
dikontrol operator.

25

2. Rangkaian pekerjaan tetap: robot ini bertugas melakukan aksi
terbatas yang ditentukan tanpa memerlukan bantuan operator,
namun aksi yang dilakukan tidak dapat dirubah.

3. Rangkaian pekerjaan terprogram: Robot ini memiliki kemiripan
dengan kelas 2, kecuali aksi yang ditentukan dapat diprogram
untuk tugas baru.

4. Playback robot: Robot ini pertama dilatih untuk melakukan
rangkaian operasi oleh operator, selanjutnya robot dapat
melakukan aksi yang sama berulang-ulang.

5. Robot kontrol numerik: Robot bekerja melalui suatu rangkaian
operasi melalui data numerik yang diterimanya.

6. Robot cerdas: Robot yang dapat membaca informasi dari
lingkungan, dan merespon sesuai dengan keadaan dalam rangka
menunaikan tugas yang ditentukan.

Robotic Institute of America mengklasifikasikan robot industri
berdasarkan kelas yang mirip namun tidak menganggap kelas 1 dan 2
sebagai robot.

1.3.2 Klasifikasi Robot Berdasarkan Kemampuan Gerak
Berdasarkan kemampuan geraknya robot dapat diklasifikasikan
menjadi dua kelas yaitu robot statis dan robot bergerak. Penjelasan
mengenai kedua kelas tersebut adalah sebagai berikut.
1. Robot Statis

Robot jenis ini letaknya menetap dan tidak dapat berpindah ke
suatu lokasi tertentu, tanpa bantuan manusia. Walaupun
melakukan gerakan, hanya beberapa bagian robot itu saja yang
melakukannya, contohnya seperti lengan robot. Robot ini
kebanyakan digunakan untuk keperluan pabrik dan industri,
seperti industri otomotif dan industri makanan. Robot ini
mencakup:
a. Robot Arm: robot berbentuk lengan.
b. Numerical Control Machine Tools : robot berbentuk

komputer yang dioperasikan menggunakan perintah yang
diprogram dan berfungsi untuk mengontrol pergerakan
mesin tertentu secara otomatis.

26

Gambar 1.6. Robot Arm Milik KUKA

2. Robot Bergerak
Disebut juga sebagai mobile robot, dan seringkali dilengkapi
dengan kemampuan untuk bergerak otonom. Robot ini
memiliki kemampuan untuk berpidah dari satu tempat ke
tempat yang lain, perpindahan tersebut direncanakan
berdasarkan motion planning yang ditentukan berdasarkan
pertimbangan objektif tertentu misalnya menghindari
rintangan atau mencari jarak terdekat. Karena keperluannya
untuk bergerak, robot bergerak umumnya dilengkapi sensor
untuk mendeteksi halangan, sensor dukungan gerak seperti
accellerometer dan sensor deteksi keseimbangan seperti
gyroscope. Robot juga harus memiliki kemampuan melacak
posisi saat ini dan posisi yang dituju sehingga tidak jarang
dilengkapi dengan GPS. Sebagai kawanan, robot bergerak
memerlukan mekanisme komunikasi sesamanya sehingga
memerlukan pemasangan wireless sensor network.

1.3.3 Klasifikasi Robot Bergerak Berdasarkan Lokomotif Gerak
Robot yang difungsikan untuk bergerak menuju suatu tujuan tertentu
membutuhkan semacam mekanisme lokomotif seperti halnya sistem
biologi pada makhluk hidup. Sistem tersebut terbukti mampu
melakukan perpindahan pada berbagai medan. Idealnya, dengan
mereplikasi sistem gerak makhluk hidup robot memiliki kemampuan
bergerak yang sama. Namun demikian, melakukan hal tersebut
merupakan pekerjaan yang sangat sulit. Sistem mekanika pada
mahkluk hidup dibangun diatas struktur konstruksi yang sangat detail
mulai dari sel, jaringan, organ, sampai sistem organ. Pada robot, setiap

27

bagiannya harus dimanufaktur secara manual sehingga menghabiskan
biaya yang mahal jika struktur yang dibuat demikian kompleks. Pada
Gambar 1.7 menunjukan berbagai bentuk sistem gerak pada mahluk
hidup.

Jenis gerakan Sifat hambatan
Gaya hidro dinamik

Mengalir

Gaya gesek

Merayap

Gaya gesek

Menggesek

Hilangnya energi kinetik

Berlari Hilangnya energi kinetik
Berlompat Gaya gravitasi

Berjalan
Gambar 1.7. Mekanisme Lokomotif pada Makhluk Hidup

28

Dengan keterbatasan yang ada, robot bergerak pada umumnya
memanfaatkan mekanisme beroda, sebuah sistem mekanik yang
terdapat pada kendaraan. Alternatif lainnya, mekanisme gerak robot
dirancang menggunakan kaki buatan dengan jumlah sedikit. Para
perancang robot, lebih memilih membuat robot menggunakan roda.
Hal ini disebabkan lokomotif kaki ideal memerlukan nilai degree of
freedom (DOF) yang tinggi sehingga memiliki sistem mekanika yang
lebih rumit. Lokomotif beroda selain lebih mudah dibuat, juga lebih
efisien dari lokomotif berkaki pada medan datar.

Terdapat tiga hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan alat
gerak untuk robot, antara lain :
1. Stabilitas. Pertimbangannya mencakup bentuk geometri dari

bidang sentuh robot, pusat gravitasi robot, stabilitas robot saat
diam dan bergerak, serta kemiringan medan.
2. Bidang sentuh. Pertimbangannya mencakup ukuran, bentuk,
kemiringan, dan gaya gesek bidang sentuh.
3. Jenis lingkungan. Pertimbangannya mencakup struktur penyusun
dari lingkungan serta mediumnya, seperti tanah, air, ataupun
udara.

Berdasarkan alat gerak yang dipergunakan, robot bergerak dapat
diklasifikasikan menjadi robot beroda dan robot berkaki. Kedua jenis
robot tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada subbab 1.3.3.1 dan
subbab 1.3.3.2.

1.3.3.1 Robot Beroda
Robot beroda merupakan robot yang dapat berpindah menggunakan
roda bermotor untuk bergerak. Dibandingkan dengan robot jenis lain
robot ini lebih mudah dibangun, dikontrol, dan digunakan pada bidang
datar. Namun demikian, robot jenis ini kurang sesuai untuk bidang
kasar seperti bebatuan ataupun bidang yang memiliki halangan, dan
juga bidang yang kemiringannya terlalu curam. Robot beroda dapat
diklasifikasikan berdasarkan jenis roda dan jumlah rodanya. Kedua hal
tersebut akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

29

1. Klasifikasi Berdasarkan Jenis Roda
Berdasarkan jenis rodanya, robot beroda dapat diklasifikasikan
menjadi tiga kelas. Masing-masing kelas memiliki perbedaan
dalam hal kinematika sehingga pemilihan jenis roda akan
mempengaruhi kemampuan kinematika robot secara keseluruhan.
Pemilihan jenis roda pada robot berhubungan erat dengan
susunan rancangan roda dan juga geometri roda.

Jenis roda pertama adalah roda biasa yang memiliki dua derajat
kebebasan dan dapat bergerak maju atau mundur. Jenis kedua
adalah roda omni. Pada roda jenis ini terdiri dari roda utama yang
memiliki bentuk fisik mirip dengan roda biasa, namun pada
perimeter luar roda utama terpasang sub roda-roda lain yang
memiliki axis rotasi berbeda dengan roda utama dan berukuran
lebih kecil. Omni wheels memiliki nilai tiga derajat kebebasan.
Jenis terakhir adalah roda berbentuk bola yang juga memiliki nilai
derajat kebebasan sama seperti omni wheels, namun lebih bebas
bergerak. Hal ini terjadi karena pada omni wheels terdapat sub
roda yang mengalami gaya hambat akibat tekanan berat dari roda
utama. Bentuk fisik dari ketiga jenis roda tersebut dapat dilihat
pada gambar 1.8.

(a) Roda biasa (b) roda omni (c) bola

Gambar 1.8. Jenis-jenis Roda

Selain pemilihan jenis roda, perancang robot juga perlu
memperhatikan konfigurasi roda yang akan dipasang. Hal ini
mencakup jumlah roda yang akan dipasang dan sistem kemudi
yang akan dipakai. Robot beroda dapat memiliki jumlah roda
minimal satu dan tidak memiliki batasan maksimal. Meskipun
demikian, jumlah minimal roda untuk mencapai kesetimbangan
statik dan dinamik adalah tiga. Berikutnya akan dijelaskan

30

mengenai klasifikasi robot beroda berdasarkan jumlah roda yang
dimilikinya.

2. Klasifikasi Berdasarkan Jumlah Roda
Berdasarkan jumlah roda, robot beroda dapat diklasifikasikan menjadi 4
kelas, yaitu robot beroda dua, beroda tiga, robot beroda empat dan
robot berantai. Keempat jenis robot tersebut dijelaskan pada bagian
berikut.

a. Robot Beroda Dua
Pada robot beroda dua kesetimbangan diraih dengan
membuat robot bergerak ke arah jatuhnya. Untuk keperluan
tersebut perlu diimplementasikan algoritma kendali yang
handal. Robot beroda dua harus memiliki dua macam sensor
yaitu sensor untuk mendeteksi kemiringan robot dan sensor
untuk melacak posisi robot. Robot beroda dua dapat mencapai
kesetimbangan statik jika pusat massa berada dibawah gandar.
Namun dalam kondisi normal hal ini membutuhkan diameter
roda yang berukuran besar.

Sistem kemudi pada robot beroda dua disebut differential
steering yaitu selisih kecepatan antara masing-masing rodanya,
dan hal ini memerlukan setiap roda memiliki motor yang
independen. Sebagai contoh, robot berbelok ke kiri dengan
mendiamkan roda kiri dan menggerakkan roda kanan,
sedangkan untuk berbelok ke kanan diraih dengan
membalikkan kondisi ini. Rotasi robot diraih dengan membuat
setiap roda berputar ke arah yang berlawanan. Selisih
kecepatan antara rodanya menentukan seberapa cepat robot
dapat berbelok dan berputar.

31

Gambar 1.9. Sistem Differential Steering
Konfigurasi lainnya, dua roda dapat diposisikan seri seperti
yang ditemukan pada sepeda. Roda depan berfungsi sebagai
kemudi untuk merubah orientasi gerak, dan roda belakang
berfungsi motor penggerak yang dihubungkan dengan power.
Sama dengan robot yang dikonfigurasikan parallel, robot yang
dikonfigurasikan seri memiliki ketidaksetimbangan statis dalam
mekanisme diam.

Gambar 1.10. Konfigurasi Roda Dua, Atas (parallel) Bawah
(seri)

b. Robot Beroda Tiga
Robot beroda tiga sesuai untuk pemula karena tidak
memerlukan algoritma khusus untuk menstabilkan robot.
Penempatan posisi roda diatur sedemikian rupa membentuk
32

segitiga. Terdapat dua alternatif konfigurasi sistem kemudi
yang sederhana, pertama dua roda belakang dihubungkan ke
motor penggerak yang sama dan roda depan berfungsi sebagai
"Power Steering", kedua masing-masing roda belakang
memiliki motor penggerak terpisah dan roda depan yang bebas
berputar mengikuti arah gerakan robot. Pusat massa pada
konfigurasi roda tiga terletak pada titik pusat segitiga, sehingga
beban total sebaiknya tidak diletakkan terlalu dekat dengan
roda depan.

(a) Power Steering (b) Differential Steering

Gambar 1.11. Konfigurasi Sistem Kemudi Beroda Tiga

Selain sistem kemudi yang telah dijelaskan, perancang robot
bebas dalam merancang konfigurasi lainnya. Misalnya dengan
menghubungkan motor ke roda depan atau membuat kedua
roda belakang berputar bebas.

c. Robot Beroda Empat
Dengan penambahan sebuah roda di bagian depan, stabilitas
robot bertambah. Meskipun demikian, perlu diperhatikan
ketika jumlah kontak dengan tanah melebihi tiga,
kesetimbangan hyperstatic sebagai akibat bentuk geometri
memerlukan semacam mekanisme untuk mempertahankan
kontak dalam kasus bidang lintasan tidak rata. Salah satu
mekanisme untuk mengatasi masalah ini adalah dengan
memasang sistem suspensi pada roda. Pusat massa pada
sistem roda empat terletak pada pusat persegi sehingga badan
robot dapat dirancang sedikit lebih besar dari robot beroda
tiga.

33

Sejumlah alternatif sistem kemudi pada robot beroda empat
diantaranya: dua roda belakang yang memiliki motor terpisah
dan dua roda depan yang dapat berputar ke segala arah
(Gambar 1.12 a.), sebuah pasangan sisi roda depan-belakang
dihubungkan ke motor penggerak yang sama dan pasangan sisi
roda lainnya dihubungkan ke motor penggerak terpisah
(Gambar 1.12 b.), dan konfigurasi roda empat yang mengikuti
sistem kemudi mobil yang hanya memerlukan sebuah motor
penggerak dan sebuah servo untuk kemudi (Gambar 1.12 c.).
Kelemahan utama sistem kemudi mobil pada robot adalah
dead reckoning membutuhkan effort yang besar. Dead
reckoning yaitu kemampuan robot untuk menghitung posisi
saat ini relatif terhadap posisi sebelumnya.

a. b. c.

Gambar 1.12. Konfigurasi Sistem Kemudi Beroda Empat

d. Robot Roda Berantai
Robot beroda kurang sesuai untuk bidang tidak rata, atau pada
berbagai medan kasar seperti yang terdapat di alam. Untuk
robot yang dikhususkan bergerak pada medan tersebut, dapat
diatasi dengan menggunakan mekanika rantai tank, selain itu
rantai tank dapat melintasi halangan yang ukurannya lebih
kecil dari diameter rantai. Roda berantai juga populer
diterapkan pada tank, bulldozer, traktor, dan tidak jarang pada
mobil untuk melintasi wilayah bersalju. Namun demikian, jika
jenis roda ini dijalankan pada medan kasar akan cepat aus
sehingga memerlukan penggantian.

Sistem kemudi pada kendaraan berantai memiliki prinsip yang
sama dengan differential steering dan disebut sebagai skid
steering. Kemudi diatur dengan menciptakan selisih kecepatan

34

putar rantai antara kedua sisi rantai. Kelemahan dari sistem
roda adalah membutuhkan kerja yang lebih besar untuk
berbelok, sebanding dengan panjang rantai roda yang
terpasang. Selain itu dengan kemampuan motor yang sama
dengan kendaraan beroda, kecepatan total pada kendaraan
roda berantai akan lebih lambat. Semua ini adalah akibat dari
gaya gesek tambahan antara roda dalam dan rantai yang
terpasang.

Gambar 1.13. Sistem suspensi rantai pada tank. (1= roda
belakang bermotor, 2=rantai yang membalut roda, 3=roller
untuk memudahkan rantai berputar, 4= roda depan bermotor,

5=roda netral, 6=idler)
Gambar 1.13 menunjukkan konfigurasi rantai ideal untuk
melintasi berbagai kondisi alam. Konfigurasi rantai ini sesuai
untuk robot yang ditujukan untuk itu seperti tank robot tanpa
awak pada medan perang.

Gambar 1.14. Teletank, tank tanpa awak yang dikontrol dari jauh.
Aktif dipergunakan oleh Uni Sovyet pada masa perang dunia kedua.

Pada buku ini dibahas sebuah aplikasi robot beroda jenis tank
yang dipergunakan untuk memulihkan jaringan
telekomunikasi. Robot tersebut diberi nama Al-Fath. Roda
pada robot tersebut dilengkapi dengan rantai-roda untuk
melewati daerah jelajah yang sulit akibat rusaknya

35

infrastruktur jalan. Penggunaan robot beroda untuk pemulihan
jaringan telekomunikasi dapat dilihat pada bab 2.

1.3.3.2 Robot Berkaki
Sistem beroda telah banyak diadaptasi pada robot sebagai mekanisme
gerak yang memiliki tingkat efisiensi tinggi pada medan rata. Di sisi
lain, robot berkaki belum banyak dikembangkan karena masalah
kompleks yang tinggi. Meskipun demikian, sistem berkaki memiliki
keunggulan dalam menjelajahi berbagai jenis medan yang sulit
dijelajahi robot beroda ataupun robot berantai, misalnya kondisi
tangga. Tidak jarang pengembang robot menggunakan lokomotif
hybrid dari roda dan kaki sebagai lokomotif alternatif untuk
memaksimalkan potensi gerak dari kedua lokomotif tersebut.

Perusahaan General Electric pada 1968 merupakan yang pertama
dalam mengembangkan mesin berkaki empat yang telah
terkoordinasikan dengan baik dan memperhitungkan event gait.
Setiap kakinya telah memiliki tiga DOF untuk melintasi medan yang
kompleks. Kelemahannya robot ini masih memerlukan kontrol
manual, dengan total 12 derajat kebebasan yang menyebabkan robot
ini sulit dikontrol oleh operator. Robot berkaki pertama, Phoney
Poney dikembangkan oleh McGhee dan Frank pada tahun yang sama
dan telah mengotomasi kontrol menggunakan komputer yang
dihubungkan ke aktuator elektrik. Namun, robot ini hanya dapat
berjalan lurus dan setiap kakinya hanya memiliki nilai DOF dua.
Periode tahun 1950-1970 dianggap sebagai kegagalan dalam
mengaplikasikan lokomosi berkaki.

Gambar 1.15. Replikasi Robot GE pada Musium Transportasi US Army

36

1. Robot Berkaki Satu
Lokomosi kaki untuk bergerak justru sukses dicapai oleh robot
berkaki satu yang tidak memerlukan koordinasi antar kaki. Robot
berkaki menggunakan lompatan untuk mendapatkan
keseimbangan dinamik dan sebagai mekanisme perpindahan.
Matsuoka pada 1979 mengembangkan robot lompat (monopod).

Gambar 1.16. Monopod

Robot ini menggunakan solenoid elektrik yang memberikan impuls
instan pada kaki. Dengan sistem ini periode diam singkat, untuk 1
lompatan per detik. Selain itu robot ini dapat bergerak maju-
mundur pada medan datar dengan kemiringan 100.
Pengembangan robot lompat kaki satu berikutnya dilakukan
Raibert dari Carnegie Mellon University pada 1983 melalui
Pogostick. Dibandingkan Matsuoka, kaki yang dikembangkan
fleksibel ulurannya, dilengkapi pegas, dan dapat bergerak
menyamping. Robot lompat memiliki dua fase yaitu fase tumpuan
dimana kaki diam dan menyokong berat robot, dan fase melayang
dimana pusat massa berpindah secara balistik dengan adanya
lompatan.

Aplikasi nyata dari robot monopod adalah pengembangan robot
ПрОП-Ф yang dirancang Russion Mobile Vehicle Engineering
Institute, untuk dikirim ke Phobos pada 1998. Robot yang
bermassa 45 kg ini didesain untuk dapat melakukan eksplorasi,
pengumpulan data, dan mengirim transmisi ke bumi. Namun pada
tugas resminya, robot ini kehilangan kontak saat melakukan

37

penjelajahan di satelit Mars, Phobos dan misi probing dianggap
gagal.

2. Robot Berkaki Dua
Riset lokomosi berkaki dua dibandingkan robot berkaki banyak
memiliki perkembangan yang lebih lama karena menghadapi
kesulitan untuk mendapatkan kontrol yang stabil. Siklus berjalan
dengan dua kaki terbagi dalam dua fase yaitu satu tumpuan dan
dua tumpuan. Diketahui dua tumpuan hanya menempati 20%
waktu dari siklus jalan. Furusho dan Masabuchi pada tahun 1986
memperkenalkan sebuah model robot berjalan dengan lima
tautan, dan model ini tetap dipakai hingga kini.

Gambar 1.17. Model 5 Tautan
Terdapat banyak persamaan gerak robot bipedal, seperti formula
Lagrange dan formula Newton-Euler. Untuk model berjalan lima
tautan, formula Lagrange yang dipakai adalah

( ) " + ( , ʹ) + ( ) + =

Dimana M adalah matriks insersia, Z adalah matriks koriolis dan
gaya sentrifugal, N adalah gaya gravitasi, A adalah matriks
konstrain, dan multiplier Lagrange yang bersesuaian, Γ adalah
vektor momen gaya, dan z, z', dan z" masing-masing adalah
koordinat umum, kecepatan dan percepatan.

Salah satu contoh robot bipedal dengan lokomosi bipedal yang
baik adalah robot humanoid Honda. Model P3 yang dikembangkan

38

pada tahun 1986 dengan ide utama kecerdasan dan mobilitas,
sehingga robot ini benar-benar dapat hidup berdampingan dengan
manusia. Hal ini berbeda dengan robot lain yang dikembangkan
untuk aplikasi spesifik. Robot humanoid yang dikembangkan ini
harus memiliki tiga fungsi: kecepatan bergerak 3 km/jam
(manusia), dilengkapi lengan dan tangan, dan mampu melintasi
tangga. Data yang didapat dari pengembangan P3 dipergunakan
untuk pengembangan ASIMO pada tahun 2000 dan baru pada
pengembangan ini, akhirnya ketiga fungsi tersebut dianggap
terpenuhi. Total derajat kebebasan yang dimiliki ASIMO sebanyak
26, diaktuasikan secara elektrik, dan dapat menahan beban 0.5 kg
pada tangannya. Robot ini menyimpan beterai di belakangnya
yang mampu menggerakkannya selama 15 menit. Sakagami dan
timnya memperkenalkan versi evolusi dari ASIMO pada tahun
2002 yang dapat berfungsi sebagai tour guide museum, setelah
dilengkapi dengan sensor audio dan visual, dan sistem pengenalan
isyarat manusia.

Salah satu penerapan dari robot humanoid juga dibahas dalam buku ini.
Robot tersebut digunakan pada Kontes Robot Cerdas Indonesia
(KRCI) dengan kategori pertandingan bola robot soccer.
Pertandingan tersebut menetapkan aturan bentuk robot adalah
robot humanoid berkaki dua. Bagaimana robot humanoid
dirancang sebagai robot soccer lebih jauh dijelaskan pada bab 4.
Robot humanoid pada buku ini juga dipergunakan untuk
mengimitasi gerakan manusia, untuk membatasi permasalahan
imitasi yang dilakukan terbatas untuk sebuah gerakan anggota
tubuh. Penjelasan lebih lanjut mengenai hal ini diterangkan pada
bab 4.

1.3.4 Klasifikasi Robot Bergerak Berdasarkan Medan Jelajah
Berdasarkan medan yang dijelajahi, robot bergerak dapat
diklasifikasikan sebagai berikut.

39

1. Robot Penjelajah Darat
Robot jenis ini mencakup segala jenis robot yang bergerak di
daratan. Karena sifatnya yang relatif mudah dibuat, hampir
sebagian besar robot bergerak termasuk dalam kategori ini.

2. Robot Penjelajah Air
Robot jenis ini mencakup segala robot yang bergerak di
permukaan air, maupun di bawah permukaan air (Gambar 1.18).
Robot air biasanya digunakan untuk keperluan militer,
mengeksplorasi keadaan bawah laut, serta untuk industri seperti
pengeboran minyak dan gas lepas pantai.

Gambar 1.18. HSV Swift (Courtesy of Bluefin Robotics Corporation)

3. Robot Penjelajah Udara
Robot jenis ini mencakup segala robot yang terbang di udara, baik
menggunakan baling-baling, sayap, maupun dorongan roket
(Gambar 1.19). Robot ini paling banyak digunakan untuk keperluan
militer, seperti pesawat tempur ataupun pesawat mata-mata.
Selain itu robot ini juga sering digunakan untuk melakukan
observasi suatu lokasi, melakukan pemetaan suatu daerah, dan
melakukan pencarian suatu objek dari udara.

Robot penjelajah udara lebih mahal dan lebih sulit untuk dibuat
karena harus memperhatikan desain aerodinamik. Namun
demikian robot penjelajah udara memiliki keunggulan
dibandingkan robot darat, dimana robot penjelajah udara lebih
mudah dalam melakukan perpindahan dan dapat berpindah
dengan kecepatan yang lebih cepat.

40

Gambar 1.19. Robot MQ-9 Reaper

Pada buku ini akan dibahas aplikasi dari salah satu robot
penjelajah udara. Robot penjelajah udara yang digunakan adalah
Robot helikopter berbaling-baling empat (quadcopter). Robot
tersebut dipergunakan untuk keperluan pemulihan jaringan
telekomunikasi, deteksi dan pelacakan objek topi, serta
pembentukan formasi robot untuk eksplorasi ruang. Lebih lanjut
mengenai hal tersebut dijelaskan pada bab 3.

1.4 Penelitian Terkini Bidang Robotika

Setelah dipaparkannya beberapa komponen dan jenis robot, pada
subbab ini akan dijelaskan mengenai kemajuan penelitian terkini robot
pada beberapa bidang. Kemajuan penelitian tersebut mencakup
penggunaan kendaraan tanpa awak di darat, robot ikan pendeteksi
polusi di laut, robot medis yang mencakup robot mikro pembunuh sel
kanker dan robot pembantu bedah, dan penggunaan robot berbasis
infrastruktur cloud.

1.4.1 Kendaraan Darat Tanpa Awak
Kendaraan darat tanpa awak atau unmanned ground vehicle (UGV)
merupakan kendaraan darat tak berawak. Kendaraan ini dapat
berjalan tanpa pengendali, sistem pengendali UGV dikendalikan oleh
sistem otonom yang memperoleh informasi mengenai kondisi
lingkungan dari beberapa sensor yang dipasang pada kendaraan
tersebut. Truk otonom yang dibangun tidak hanya dapat berjalan
secara konvoi satu sama lain namun, truk-truk tersebut harus
beroperasi dalam berbagai kondisi lingkungan dan berbagai jenis jalan.
Truk harus dapat beradaptasi dengan kondisi jalanan kota, jalanan

41

pedesaan, dan jalanan berbahaya. Bahkan truk tersebut harus dapat
dengan aman melalui berbagai macam kondisi lingkungan seperti
hujan, salju, debu, dan asap. Salah satu jenis UGV berbentuk truk
berhasil dikembangkan berkat kerja sama antara Oshkosh Defence
dan NREC.

UGV juga mengimplementasikan algoritma untuk mendeteksi
rintangan. Rintangan-rintangan yang dapat diidentifikasi oleh UGV
antara lain lubang, kendaraan lain, dan penghalang. Motion planner
menggunakan informasi ini untuk menghindari rintangan berbahaya,
dan menjaga jarak antara kendaraan yang satu dengan kendaraan lain.
UGV juga melakukan estimasi terhadap ketinggian jalanan. Dengan
estimasi ini UGV dapat mengetahui bagian jalan mana saja yang dapat
dilalui. Oleh sebab itu, berdasarkan estimasi ini motion planner dapat
menentukan apakah kendaraan dapat melalui jalan tersebut dan
melakukan adaptasi terhadap kondisi jalanan yang akan dilalui.
Teknologi sensor UGV Oshkosh Defense dapat juga mengenali
tumpukan pasir atau debu. Dengan bantuan sistem pengenalan
seperti itu, UGV dapat memilah medan jelajah yang layak untuk
dilintasi.

1.4.2 Robot Ikan Pendeteksi Polusi
Robot Ikan merupakan robot yang dilengkapi dengan kecerdasan
buatan untuk mendeteksi polusi pada air laut. Robot ini digerakkan
oleh sebuah baterai yang dapat bertahan hingga 8 jam. Robot ikan ini
dapat bekerja sama secara otonom untuk memeriksa area seluas 1km2
hingga kedalaman 30 m.

Rancangan berbentuk ikan dipilih sebagai model implementasi robot
ikan, karena ikan memiliki kelebihan dalam hal bermanuver. Masalah
utama yang ditemui pada robot ikan adalah kemampuan komponen
robot ikan agar dapat berenang dalam air. Terdapat tiga macam
pergerakan utama yang dapat dilakukan robot ikan yaitu menjelajah,
bermanuver, dan diam. Pergerakan menjelajah merupakan
pergerakan dari ikan pada kecepatan konstan. Manuver merupakan
cara robot ikan untuk meningkatkan dan menurunkan kecepatan,
merubah arah, dan berenang ke atas dan ke bawah. Mempertahankan

42

posisi diam dalam air merupakan pergerakan hal yang harus dilakukan
robot ini untuk dapat stabil.

Pengembangan kecerdasan robot ikan diimplementasikan pada
individu robot dan pengembangan robot sebagai kawanan. Pada
kondisi dibawah air, robot ikan harus dapat menangani beberapa
masalah antara lain, menghindari rintangan, mengetahui letak
konsentrasi polusi, menjaga komunikasi dengan robot ikan lainnya,
dan melakukan pengisian baterai secara otomatis pada tempat
pengisian baterei.

Robot mempergunakan algoritma PSO (Particle Swarm Optimization)
dan ACO (Ant Colony Optimization). Algoritma PSO akan membantu
para robot ikan untuk dapat menyampaikan infromasi secara swarm,
karena algoritma swarm akan berfungsi lebih efektif dalam
pengambilan keputusan dibandingkan pengambilan keputusan
berdasarkan informasi lokal. Seluruh robot ikan akan berkomunikasi
satu sama lain sehingga informasi dapat didistribusikan secara
keseluruhan dalam satu waktu, hal ini sangat menguntungkan karena
seluruh informasi dapat terangkum dan kita mendapatkan solusi
global yang paling optimal.

1.4.3 Robot Medis
Perkembangan teknologi robotika dalam bidang medis berkembang
dengan sangat cepat, salah satu contoh implementasinya adalah
penemuan robot mikro sebagai alat untuk mengobati penyakit kanker
dan robot yang difungsikan untuk membantu bedah.

1.4.3.1 Robot Mikro Pembunuh Sel Kanker
Ilmuan dari Politeknik Montreal telah meneliti kegunaan robot mikro
sebagai salah satu sarana pembawa obat menuju sel tubuh yang
terserang kanker. Pada saat sekarang ini, obat kanker bekerja dengan
cara memasukkan antibiotik melalui tubuh. Efek dari obat ini tidak
tepat sasaran karena walaupun antibiotik berguna untuk mematikan
sel-sel kanker yang berbahaya, namun dalam perjalanannya menuju
sel yang terkena kanker antibiotik juga dapat tidak sengaja mematikan
sel-sel yang sehat. Oleh karena itu, deperlukan sarana agar anti biotik

43

dapat diinjeksikan dengan tepat pada sel kanker yang memang perlu
di inhibisi perkembanganya.

Tantangan yang cukup besar dalam masalah ini adalah bagaimana kita
dapat merancang sebuah robot mikro yang dapat masuk ke dalam
tubuh manusia untuk melewati pembuluh darah manusia menuju
tepat ke lokasi kanker. Salah satu cara yang paling sederhana untuk
melakukan hal ini adalah dengan cara membuat robot yang terbuat
dari partikel logam dan partikel ini akan diarahkan memanfaatkan
prinsip magnet ke tempat sel kanker tersebut berada. Secara logika
mungkin hal ini dapat dilakukan namun yang menjadi masalah adalah
magnet tersebut harus sangat dekat dengan logam yang ditaruh di
dalam tubuh. Robot hanya dapat mengikuti magnet ketika robot
tersebut dekat dengan permukaan kulit.

Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan mesin Magnetic
Resonance Imaging (MRI). Mesin MRI dapat membantu untuk
melakukan navigasi pada robot. Cara kerja mesin MRI adalah dengan
cara membangkitkan konduksi elektromagnetik. Proton yang
dihasilkan oleh mesin, bekerja sebagai batang magnet dan konduksi
eletromagnetik yang dihasilkan oleh mesin MRI bernilai sangat besar.
Tembakan perbedaan sinyal elektromagnetik kepada tubuh manusia
akan menghasilkan "trajectory file" yang dapat digunakan untuk
memproses data kemudian direkonstruksi dalam citra 3 dimensi.
Dalam artikel "Journey to the center of a tumor" yang ditulis oleh
Martel Sylvain, MRI digunakan sebagai sistem navigasi bagi robot
mikro yang berjalan di dalam tubuh makhluk hidup. Kontrol robot
mikro di dalam tubuh makhluk hidup dilakukan dengan cara
mengubah arah medan gradien MRI dengan algoritma yang tepat,
sehingga kita dapat mengontrol robot mikro agar dapat melalui
pembuluh darah dengan aman.

Di alam ini, ternyata telah ada bakteri yang memiliki sifat magnetik.
Salah satunya adalah MC-1, bakteri ini pertama kali ditemukan pada
tahun 1993, bakteri ini merupakan model dari robot mikro. Tubuhnya
memilki panjang 2 µm dan memiliki area permukaan untuk

44

menempelkan molekul anti-kanker. Cara bergerak bakteri ini adalah
dengan cara memutarkan buntutnya. Ekor atau flagel dari bakteri ini
bertindak sebagai perahu motor. Kecepatan dari pergerakan bakteri
ini adalah hampir sama dengan kecepatan pesawat Boeing 747, 920
km/jam. Sifat yang terpenting dalam bakteri ini adalah sifat
kemagnetisannya dimana bakteri ini memiliki keahlian untuk
mengikuti magnet bumi, dan memiliki karakteristik seperti jarum
kompas.

Untuk dapat mengontrol bakteri ini peneliti masih menggunakan MRI
sebagai pengendali MC-1, beberapa ekperimen telah dilakukan
menggunakan bakteri ini. Eksperimen ini bertujuan untuk menaruh
obat anti kanker pada hati tikus. Ekperimen ini belum menunjukkan
hasil yang ideal, banyak dari kawanan bakteri tersebut yang mati
ditengah jalan karena besarnya tekanan pada pembuluh darah,
sebelum bakteri dapat menjangkau hati tikus.

Solusi yang telah dipikirkan untuk masalah ini adalah dengan
memasukkan bakteri-bakteri tersebut dekat dengan sumber kanker,
sehingga jarak perjalanan bakteri tidak terlalu jauh dan bakteri dapat
melepaskan anti kanker sebelum bakteri tersebut mati. Solusi kedua
adalah dengan menggunakan pelapis tambahan pada bakteri sehingga
pada saat berjalan di pembuluh darah, bakteri dapat terlindung dari
derasnya tekanan pembuluh darah sehingga dapat sampai ke sel
kanker untuk melepaskan obat anti kanker.

1.4.3.2 Robot Pembantu Bedah
Pada saat sekarang ini, robot juga berperan dalam membantu proses
operasi yang dilakukan oleh dokter. Salah satu robot bantu bedah
yang dibangun oleh peneliti dari London Imperial College adalah robot
i-snake (imaging-sensing-navigated kinematically enhanced). Mereka
membangun robot bantu bedah untuk membantu operasi
laparoscopy. Laparoscopy merupakan operasi yang dilakukan
menggunakan tabung tipis dimana biasanya dilakukan pada organ
bagian perut atau bagian organ pelvis wanita. Laparoscopy berguna
untuk menyelesaikan permasalahan seperti kista. Sampel jaringan

45

pada bagian perut dalam dapat dilihat melalui tabung yang
dimasukkan ke dekat organ tersebut.

Dalam operasi laparoscopy konvensional, dokter bedah akan
membuat sayatan pada tubuh pasien dan memasukkan tabung tipis
yang terdapat kamera mini didalamnya. Dokter bedah kemudian
melihat keadaan organ melalui monitor dan mengatur arah tabung
untuk mendapatkan tampilan visual yang jelas. Dalam operasi
laparoscopy biasanya dokter bedah mengalami masalah pada saat
tangan dokter bergerak ke kanan, terkadang kamera yang ada pada
tabung bergerak ke kiri, begitu juga sebaliknya.

Para peneliti dari London Imperial College berusaha keras untuk
membangun sebuah robot generasi terbaru yang dapat membantu
operasi laparoscopy. Robot tersebut berukuran kecil, memiliki harga
terjangkau, dan dapat terintegrasi dengan sistem komputer. Robot ini
dinamakan I-SNAKE (imaging-sensing-navigated kinematically
enhanced). I-SNAKE memiliki 7 sendi yang saling berhubungan, sendi
ini berguna untuk bergerak secara elastis ketika melewati organ-organ
ditubuh manusia. Fleksibilitas dari I-SNAKE juga sangat membantu
pasien, karena dokter bedah tidak perlu untuk memotong otot atau
merusak jaringan saraf ketika akan memasukkan tabung ke dalam
tubuh, hal ini memberikan efek positif bagi pasien dalam hal
mengurangi rasa trauma pada penyembuhan luka setelah operasi.

Robot I-SNAKE hanya membutuhkan satu kali sayatan saja ditubuh
manusia untuk memasukkan dirinya ke dalam organ tubuh manusia.
Dokter bedah dengan mudah mengontrol I-SNAKE menggunakan
controller.

1.4.4 Komputasi Robot Berbantuan Cloud
Salah satu implementasi kemajuan dibidang robotika adalah
pengembangan bantuan sumber daya web untuk robot berbasis
komputasi cloud. RoboEarth merupakan jaringan basis-data
terintegrasi dimana robot dapat bertukar informasi dan belajar satu
sama lain mengenai perilaku dan keadaan lingkungan disekitarnya.

46

Hingga saat ini robot belum bisa untuk belajar dan beradaptasi
terhadap kondisi lingkungan yang tidak terstruktur. Hal ini disebabkan
karena sistem sangat bergantung pada berbagai kemungkinan situasi
yang akan terjadi. Setiap respon dari robot harus di program secara
lengkap dan sistem robot juga perlu untuk membangun model
lingkungan yang diperoleh dari informasi sensor. RoboEarth
menggunakan prinsip komputasi cloud sebagai media untuk bertukar
informasi dan melakukan komputasi.

Terdapat tiga jenis layanan cloud yang umum disediakan penyedia jasa
komputasi cloud yaitu:
1. Software as a Service (SaaS)

SaaS memungkinkan penggunaan aplikasi yang berjalan dalam
infrastruktur cloud untuk dapat diakses dari berbagai platform
pengguna.
2. Platform as a Service (PaaS)
PaaS memungkinkan pengguna untuk membuat aplikasi dengan
dukungan bahasa pemrograman, API (Application Program
Interface) yang telah disimpan di dalam infrastrukur cloud.
3. Infrastructure as a Service (IaaS)
IaaS merupakan salah satu jenis layanan cloud yang
memungkinkan pengguna untuk melakukan penyediaan sumber
daya komputasi, konfigurasi penyimpanan, akses jaringan untuk
melakukan konfigurasi kemampuan komputasi, melakukan
instalasi dan menjalankan sistem operasi, serta mengekseskusi
aplikasi di dalamnya, sesuai dengan kebutuhan dari pengguna itu
sendiri.

RoboEarth merupakan salah satu implementasi dari PaaS yang
memfokuskan layanan untuk mendukung level pembangunan aplikasi.
Dalam model PaaS, pengembang piranti lunak difasilitasi dengan
pembangunan piranti lunak sesuai dengan model pengembangan di
dalam lingkungan aplikasi cloud. piranti lunak yang terdapat di dalam
model PaaS dapat berupa piranti lunak aplikasi, basisdata, dan
perangkat pengembangan.

47

Salah satu alasan utama pada saat ini robot belum dapat membuat
kontribusi yang cukup besar dalam kehidupan manusia karena
lingkungan kehidupan manusia terlalu besar dan terlalu kompleks
untuk diringkas ke dalam satu robot saja. Oleh karena itu cloud robotic
engine mengakomodir hal tersebut.
RobotEarth menawarkan infrastruktur robot cloud, dimana di
dalamnya merupakan tempat bagi robot untuk melakukan komputasi.
Jika komputasi telah selesai maka state kondisi tersebut dikembalikan
kepada robot. Knowledge di dalam RoboEarth disimpan dalam bentuk
basis data komponen piranti lunak, peta navigasi (lokasi objek, model
peta), pengetahuan tugas-tugas robot (aksi, reaksi, dan strategi
manipulasi, dan model pengenalan objek (citra, model objek).

Gambar 1.20. Lapisan Arsitektur RoboEarth
RoboEarth diimplementasikan berdasarkan tiga lapisan arsitektur. Inti
dari arsitektur RoboEarth adalah lapisan server yang didalamnya
terdapat basis data RoboEarth. Pada basis data ini disimpan model,
termasuk informasi objek, keadaan lingkungan, dan informasi
semantik.

48

1.5 Susunan Buku

Berbagai jenis robot yang sudah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya
dikembangkan untuk memenuhi fungsi tertentu dan membantu dalam
aspek kehidupan manusia. Penggunaan robotika sangat beraneka
ragam dan hampir menyentuh seluruh sendi kebutuhan masyarakat.
Pada bab ke 2, penulis akan menjelaskan kegunaan robot beroda
untuk memperbaiki jaringan komunikasi dari daerah yang terkena
bencana alam. Robot ini merupakan robot hasil riset Lab Architecture
and High Performance and Computing Fakultas Ilmu Komputer
Universitas Indonesia. Pada robot ini ditanamkan kecerdasan buatan
untuk dapat membentuk formasi sebagai penghubung jaringan
komunikasi pada daerah bencana.

Gambar 1.21. Robot Pemulihan Jaringan Komunikasi
Bab 3 akan menjelaskan robot penjelajah udara dalam kapasitasnya
sebagai Kendaraan Tanpa Awak (Unmanned Aerial Vehicle), robot
dalam bentuk helikopter dengan 4 baling-baling yang dipergunakan
untuk kepentingan militer. Pada buku ini, akan dibahas penanaman
kecerdasan buatan pada robot UAV untuk mendeteksi objek yang diuji
dalam percobaan secara real time serta permodelan formasi robot
UAV.

49

Gambar 1.22. Robot UAV
Bab 4 akan menjelaskan penggunaan robot berkaki berbentuk
humanoid yang diprogram untuk mensimulasikan permainan sepak
bola yang menjadi salah satu cabang pertandingan di Kontes Robot
Cerdas Indonesia (KRCI). Selain bertindak sebagai pemain sepak bola,
robot humanoid ini juga diprogram untuk dapat menirukan gerakan
manusia.

Gambar 1.23. Robot Humanoid

50